ANALYSE NUMERIQUE ET THERMIQUE D’UN ECOULEMENT D’AIR DANS UN FOUR ROTATIF

Abstract

Ce travail propose une étude numérique du transfert de chaleur par convection dans un four rotatif incliné à un angle fixe et tournant à une vitesse de rotation constante et faible. L'objectif est d'améliorer les performances thermiques d'un conduit de four rotatif avec des ailettes en forme de trapèze montées sur la paroi extérieure. Quatre profondeurs, avec un rapport p/D allant de 0,04 à 0,16, ont été testées. Dans cette étude, les résultats numériques sont obtenus pour : - Différentes valeurs de la profondeur des ailettes. - Différentes vitesses de l’air chaud. - Différentes vitesses de rotation du four. Cette étude a révélé que l’augmentation de la profondeur des ailettes réduit la température de la paroi extérieure du four par rapport à une paroi lisse et augmente le nombre de Nusselt, surtout pour les ailettes avec des profondeurs de p/D = 0,12 et 0,16. Cette étude numérique est réalisée avec le code ANSYS Fluent 14.0, qui résout les équations de Navier-Stokes par la méthode des volumes finis (MVF), en utilisant le modèle de turbulence k-epsilon réalisable. Mots clés : MVF, ANSYS Fluent, four rotatif, ailettes trapézoïdales, k-ε réalisable, nombre de Nusselt Abstract : This work presents a numerical study of heat transfer by convection in a rotary kiln inclined at a fixed angle and rotating at a constant, low speed. The objective is to improve the thermal performance of a rotary kiln duct with trapezoidal fins mounted on the outer wall. Four depths, with a p/D ratio ranging from 0.04 to 0.16, were tested. In this study, numerical results were obtained for: - Different fin depths. - Different hot air velocities. - Different kiln rotation speeds. This study revealed that increasing the fin depth reduces the temperature of the outer wall of the kiln compared to a smooth wall and increases the Nusselt number, especially for fins with depths of p/D = 0.12 and 0.16. This numerical study was conducted using the ANSYS Fluent 14.0 code, which solves the Navier-Stokes equations using the finite volume method (FVM), with the realizable k-epsilon turbulence model. Keywords : FVM, ANSYS Fluent, rotary kiln, trapezoidal fins, realizable k-epsilon, Nusselt number ملخص: یقترح ھذا العمل دراسة عددیة لنقل الحرارة بواسطة الحمل الحراري في فرن دوار مائل بزاویة ثابتة ویدور بسرعة دوران ثابتة ومنخفضة. الھدف ھو تحسین الأداء الحراري لقناة الفرن الدوار مع زعانف على شكل شبھ منحرف مثبتة على الجدار الخارجي. تم اختبار أربعة أعماق بنسب D/p تتراوح من 04.0 إلى 16.0 .في ھذه الدراسة، تم الحصول على النتائج العددیة من اجل: - قیم مختلفة لعمق الزعانف. - سرعات مختلفة للھواء الساخن. - سرعات دوران مختلفة للفرن كشفت ھذه الدراسة أن زیادة عمق الزعانف تقلل من درجة حرارة الجدار الخارجي للفرن مقارنة بجدار أملس وتزید من عدد نسلت، خاصة للزعانف بعمق 12.0 = D/p و16.0 .تم إجراء ھذه الدراسة العددیة باستخدام برنامج ANSYS 0.14 Fluentالذي یحل معادلات نافیر-ستوكس باستخدام طریقة الحجوم المحدودة (MVF (باستخدام نموذج الاضطراب epsilon-kالقابل للتحقیق. الكلمات الرئیسیة :MVF ، Fluent ANSYS ،فرن دوار، زعانف شبھ منحرف، ε-kالقابل للتحقیق، عدد نسلت.